磁流绳的结构和演化及其在太阳爆发活动中的作用

Solar eruptions, including solar flares, coronal mass ejections and prominence/filament eruptions, are responsible for the most severe space weather impacts on the Earth environment. Recent advances in observation and modeling are illuminating the key physics of the driving mechanisms, but the actual processes leading to the eruption initiation remain elusive. However, it is a consensus that magnetic flux rope is one of the fundamental and key structures of solar eruptions. Obviously, if we are to succeed in ultimately understanding the physics of solar eruptions, we must carefully study the structures of magnetic flux ropes and identify the key processes and conditions leading up to their eruptions, so as to provide diagnostic information for comparison with, and incorporation into, the models. Recently we successfully introduced and implemented the map of twist distribution in 3D magnetic field. With the aid of the map of squashing factor, we are able to identify with least subjectivity magnetic flux ropes in nonlinear force-free field extrapolated from photospheric vector field. Following this advance, we propose to explore the coronal counterpart of the magnetic flux rope identified in the extrapolated field, and investigate its structure, evolution, plasma characteristics, and relevant dynamic processes, aiming to deepen our understanding of its physics and to explore its role in the initiation and triggering of solar eruptions.

以太阳耀斑、日冕物质抛射和日珥/暗条爆发为代表的太阳爆发活动是对地球环境造成灾害性影响的极端空间天气事件的主要驱动源。近年来国际上从观测和模拟两方面取得了很多进展，虽然仍不清楚引起爆发的具体物理过程和机制，但普遍认为磁流绳是关键和核心结构之一。显然，要最终理解太阳爆发的物理机制，我们必须对磁流绳的结构和演化过程进行细致的研究，以证认对于其形成和最终爆发起到关键作用的物理过程和条件，从而为理论建模提供可诊断的信息。申请人创制的磁螺绕数分布图结合磁场挤压因子可用于客观证认光球外推磁场中的磁流绳。在此基础上，本项目提出结合从太阳光球矢量磁场和太阳大气的紫外/极紫外观测研究磁流绳的结构、演化、等离子体性质和动力学过程，以期深化我们对磁流绳的物理性质和相关物理过程的理解，并探索其在太阳爆发活动中的作用。

以太阳耀斑、日冕物质抛射和日珥/暗条爆发为代表的太阳爆发活动是对地球环境造成灾害性影响的极端空间天气事件的主要驱动源。近年来国际上从观测和模拟两方面取得了很多进展，虽然仍不清楚引起爆发的具体物理过程和机制，但普遍认为磁流绳（或磁通量绳；简称磁绳）是关键和核心结构之一。本项目旨在通过结合从光球磁场推出的磁螺绕数和磁场挤压因子分布图，客观证认光球外推磁场中的磁绳，并结合太阳大气的紫外/极紫外观测研究磁绳的结构、演化、等离子体性质和动力学过程，以期深化我们对磁绳的物理性质和相关物理过程的理解，并探索其在太阳爆发活动中的作用。经过四年探索，项目组取得了一系列原创性成果，对于导致磁绳形成和爆发的关键物理过程和条件有了更加深入的认识，提出了磁绳在CME初发过程中形成的新机制，揭示了多层次、多足点的复杂磁绳系统，推进了对磁绳与周围磁场三维磁重联过程及其在太阳爆发活动中的作用的深入理解。项目期间共发表标注本基金的国际SCI论文29篇，其中以项目负责人为第一或通讯作者的论文共计16篇。